拉手卡子零件冲压模具设计

1、南昌航空大学科技学院学士学位论文1.绪论1.1研究课题的目的和意义近年来,.由于模具技术的迅速发展, 模具设计与制造已成为一个行业越来越来引起人们的重视.模具是现代工业生产中重要的工艺装备,他在各种生产行业,特别是冲压和塑料成形加工中,应用极为广泛.我国模具工业总产值中,冲压模具的产值约为50.现代模具技术的发展,在很大程度上依赖于模具标准化的程度,优质模具材料的研究,先进的模具设计和制造技术,专用的机床设备及高水平的生产技术管理等等,但其中模具设计是至关重要的一个方面. 利用模具生产零件的方法已成为工业上进行成批或大批生产的主要技术手段,它对于保证制品质量,缩短试制周期,进而争先进入市场,以

2、及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义.因此德国把模具成为”金属加工中的帝王”,把模具工业视为”关键 工业”,美国把模具成为”美国工业的基石”,把模具工业视为”不 可估量其力量的工业”,日本把模具说成”促进社会富裕繁荣的动力”把模具工业视为”整个工业发展的秘密”由于模具工业的重要性,模具成型工艺在各个工业部门得到了广泛的应用,使得模具行业的产值已经大大超过机床 刀具工业的产值.这一情况充分说明在国民经济蓬勃发展的过程中,在各个工业发达国家对世界市场进行激烈的争夺中,越多越多地采用模具来进行生产,模具工业明显地成为技术 经济和国力发展的关键.从我国的情况来看,不少工业产品质量上不 去,新产品

3、开发不出来,老产品更新速度慢,能源消耗指标高,材料消耗量大,这些都与我国模具生产技术落后,没有一个强大的 先进的模具工业密切相关.因此,要使国民经济各个部门获得高速发展,加速实现社会主义四个现代化,就必须尽快将模具工业搞上去,使模具生产形成一个独立的工业部门,从而充分发挥模具工业在国民经济中的关键的作用.冲压生产靠模具和压力机完成加工过程,与其他机械加工方法相比,其在技术和经济方面有如下特点:冲压加工的生产效率高,且操作方便,易于实现机械化和自动化.普通压力机每分钟可以生产十几个零件,高速压力机每分钟可生产几百甚至上千件零件.所以它是一种高效率的加工方法.冲压件的尺寸精度由模具来保证,所以质量

4、稳定,互换性好.冲压可加工出尺寸范围较大 形状较复杂的零件,小到仪表零件,大到汽车覆盖件,还可获得其他加工方法难以制造的壁薄 、 质量轻、 刚性好 、 表面质量高 、 形状复杂的零件.冲压加工一般不需要加热毛坯,也不像切削加工那样,需大量切削金属,所以它不但节能,而且节约金属,故冲压件的成本较低.由于冲压工艺具有上述突出的特点,因此在国民经济各个领域广泛应用.例如,航空航天、机械、电子通信 、交通 、兵器 、日用电器及轻工等产业都有冲压加工,不但在工业生产中广泛才用冲压工艺,而且可以说每个人每天都直接与冲压产品发生联系.冲压在现代工业生产中,尤其是大批量生产中应用十分广泛.相当多的工业部门 越

5、来越多地才用冲压加工方法加工零件部件,如汽车 、农机、仪表 、仪器 、电子、航空 、航天 、军工 、家电及轻工等行业.在这些工业部门中,冲压件所占比例相当大,少则60以上,多则90以上.不少过去用锻造 铸造 和切削加工方法制造的零件,现在大多也被质量轻 刚度好的冲压件所代替.因此可以说,如果生产中不广泛才用冲压工艺,许多工业部门要提高生产效率和产品质量 、 降低生产成本 、快速进行产品更新换代是难以实现的。1.2国内外研究概况及发展趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。 冲压成型理论

6、及冲压工艺方面 冲压成型理论的研究是提高冲压技术的基础。目前国内外对冲压成型理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成型过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面取得了较大进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成型过程的计算机模拟技术，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成型过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成型的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制造模具的周期。 目前国内外相继涌现出了精密冲压工艺；高能

7、、高速成型工艺；超塑性成型工艺及无模多点成型工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。 冲模设计与制造方面 冲模是实现生产的基本条件。在冲模的设计和制造基础上，目前正朝着以下两方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相适应的新型模具材料及其表面热处理技术与表面处理，各种高效、精密、数控、自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也正在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速

8、发展。 冲压设备和冲压生产自动化方面 性能良好的冲压设备是提高冲压生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备匹配。 近年来，为了适应市场的激烈竞争，对产品质量的要求越来越高，且更新换代的周期大为缩短，冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成型机、CNC折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年在国内外已经发展起来、国内已开始使用的冲压柔性制造单元和冲压柔性制造系统代表了冲压生产的新的发展趋势。 1.3课题研究的主要内容和方案1.3.1课题研究的主要内容拉手卡

9、子零件冲压模具设计原始资料及设计技术要求如下： 1、零件图； 2、零件材料牌号及厚度：Q235，1.0； 设计技术要求如下： 1、年生产纲领：100000件； 2、要求外文资料翻译忠实原文3、要求编制的冲压工艺规程合理4、要求设计的冲压模具满足加工要求5、要求图纸设计规范，符合制图标准6、要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。1.3.2课题研究的方案1、分析冲压件的工艺性 根据设计题目的要求，分析冲压件成型的结构工艺性，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求 2、制定冲压件工艺方案 在分析了冲压件的工艺性后，通过可以列出几种不同工艺方案，从产品质

10、量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，然后确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。3、确定毛坯形状、尺寸和下料方式。 在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料方式，并确定材料的消耗量。 4、确定冲模类型及结构型式。5、进行必要的工艺计算6、选择压力机7、绘制模具总图和非标准零件图。1.4研究课题的主要目标和特色利用模具成型零件的方法，实质上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方法，采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以提高生产效率，保证零件的质量，节约材料，降低生产成本，从而取得很高的经济效

11、益。从冷冲压方面来看，冷冲压生产过程的主要特征是依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产效率，操作简便。对于普通压力机，每台每分钟可生产几件到几十件冲压件，而高速冲床每分钟可生产百件至千件以上冲压件。冷冲压所获得的零件一般无需进行切削加工，因而是一种节约能源、节约原材料的无（或少）切削加工方法。由于冷冲压所用原料多是表面质量好的板料，冲件的尺寸公差由冲模来保证，所以产品尺寸稳定、互换性好。利用模具的生产优势，通过落料、冲孔、弯曲三道工序完成零件的加工，能够实现满足零件加工的各项指标。2.拉手卡子冲压复合模设计2.1拉手卡子冲裁工艺性分析本设计是拉手卡子落料冲孔复合模及弯曲模，拉手卡子简

12、图：如图2-1所示 落料于冲孔零件图 图 2-1 拉手卡子零件图生产批量：大批量材料：Q235材料厚度：1mm由零件图可知，拉手卡子的加工涉及到落料、冲孔和弯曲三道工序。该零件形状简单、对称，尺寸不大，是由简单的圆和直线组成，工艺性好。冲裁件的经济精度不高于IT11级，一般要求落料件精度最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。汽车耳片零件的加工精度要求为IT14，能达到经济精度，适合大批量的生产，生产成本经济，经济性好。几何形状，尺寸和精度等情况均符合冲裁的工艺要求。复合模的特点：冲件精度较高，不受送料误差影响。内外行相对位置一致性好。冲件表面比较平整。适宜冲脆性或软质材料。可以充分利用短

13、料和边角余料。冲模面积较小。而该件的厚度为2mm，较薄，工件上孔与孔之间的距离为55 mm，较大，孔边距大于最小合理值，且最窄为12 mm大于复合模的凸凹最小壁厚所需要的8.5mm，所以冲裁模采用复合模较为合理。因为零件的加工涉及三道工序，为保证零件的精度要求，故先采用倒装式落料冲孔复合模对工件冲孔落料加工，再利用弯曲模对冲裁后的工件进行弯曲，从而加工出最后的零件。2.2工件排样与搭边2.2.1排样冲裁件在板料或条料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称排样，排样的合理与否，不但影响到材料的经济利用率，降低零件成本，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。2.2.2材料的利用

14、率排样的目的是为了合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比。排样合理与否，对材料的利用率的大小直接影响。材料利用率的计算公式如下： 一个进距的材料利用率的计算如下： =×100% （2-1）式中 A 冲裁件面积（包括内形结构废料），（mm2）； n 一个进距内冲裁件数目; b 条料宽度，（mm）; h 进距,（mm）。 一张板料上总的材料利用率总的计算如下： 总=（）×100% （2-2）式中 总 一张板料上冲裁件总数目；L 板料长，（mm）；2.2.3 搭边 排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料

15、边缘间的余料称为搭边。其作用是补偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料。搭边是废料，从节省材料出发，搭边越小越好。但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的。由支承板零件图和排样图2-2可得知：因为经过支承板毛坯经落料冲孔后，还须进行弯曲工序才能得到最后支承板零件，故在进行复合模的排样时，必须先进行弯曲展开计算。支承板弯曲展开长度为：L=（80-1.5-5）+（40-1.5-5）+/2（5+0.46×1.5） =1

16、15.933116 mm冲裁件面积：A =9914mm2条料宽度：b = 150+2.5×2=155 mm 进距：h=84+2 mm=86 mm一个进距的材料利用率：=( nA / bh)×100%=9914×1mm2/（155mm×86 mm）×100%=74% 图2-2 排样图2.3冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模刃口之间的间隙。单边用间隙用C表示，双边用Z表示。圆形冲裁模双边间隙为 Z=D凹-D凸 式中 D凹冲裁模凹模直径尺寸（mm） D凸 冲裁模凹模直径尺寸（mm） 冲裁间隙是冲裁过程中一个重要的工艺参数，间隙的选取是否合理直接影响到

17、冲裁件质量、冲裁力、冲模的使用寿命和卸料力等。 2.3.1冲裁间隙的选取冲裁间隙对冲裁件断面的质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力、卸料力、推件力等有较大影响。冲裁间隙的大小主要与材料的性质及厚度有关，材料越硬，厚度越大，则间隙值应越大。选取间隙值时应结合冲裁件的具体要求和实际的生产条件来考虑。其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最长。设计时一般采取查表法确定，在冲模制造时，也可按材料厚度的百分比估算。查表2-1选得间隙值为Zmin=0.246、Zmax=0.360（mm）。表-1 冲裁模刃口始用间隙材料名称08F、10、35、09Mn、Q235、B2Q234

18、40、50厚度t初始间隙ZZminZmaxZminZmaxZminZmax1.00.100.140.100.140.100.141.20.120.180.130.180.130.182.00.2460.3600.170.240.2600.380为了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，一般设计模具时取Zmin作为初始间隙。2.4冲压力计算 冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲裁力的目的是为了合理地选择冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁时的总力包括冲裁力、卸料力、推件力、

19、顶件力的计算。2.4.1冲裁力计算冲裁力的大小主要与材料性质、厚度、冲裁件周长、模具间隙大小及刃口锋利程度有关。根据冷冲压模具设计指导中介绍的计算方法如下：一般对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力F可按下式计算： F=L·t· （2-3）式中 F 冲裁力, N； L 冲裁件的冲裁长度, mm；t 板料厚度，mm； 材料的抗剪强度, Mpa； 有时也可用材料的抗拉强度进行计算： F=L·t·b （2-4）式中 b 为材料的抗拉强度，Mpa在落料冲孔复合模中，冲裁力包含落料力和冲孔力。由支承板零件图可得:落料力：L=528mm t =2 mm b =450MPaF

20、落= L·t·b = (528×2×450)N=475200N冲孔力：L1=2××3=18.84mm t =2 mm b =450MPaF孔 = L·t·b =（18.84×2×450）N =16956N2.4.2卸料力、推件力和顶出力从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力叫卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力叫推件力；逆着冲裁方向顶出来的力叫顶出力。卸料力、推件力和顶出力通常采用经验公式进行计算，见式（2-5）。卸料力：F卸=K卸·F 落推件力：F推=n·K推

21、3;F孔顶出力：F顶=K顶· F 落 （2-5）式中： K卸、K推、K顶 分别为卸料力、推件力系数,其值见表2-2；n 同时卡在凹模内的零件数；h凹模直壁洞口的高度。表2- 2 推件力、顶件力、卸料力系数料厚/（mm）K推K顶K卸 钢0.1>0.10.5>0.52.5>2.56.50.10.0650.0500.0400.0140.080.060.050.060.0750.0450.0550.040.050.030.04卸料力：F卸=K卸·F 落=（0.05×475200）N=23760N推件力：F推=n·K推·F孔=（4

22、15;0.05×16956）N =3391.2N（n=ht=8mm2 mm = 4个）F总 = F 落F孔F卸F推 =（47520016956237603391.2）N=519307.2=519.31KN2.5模具压力中心计算压力中心的计算采用空间平行力系的合力作用而得求解方法。画出所示制件，选定坐标系xoy,如图2-3所示。冲裁件以X轴对称，所以Y0 = 0。 L1=150 mm X1=0 mm Y1=75 mmL2= 54 mm X2=27mm Y2=150 mmL3=12.5 mm X3=54 mm Y3=143.75 mmL4=30 mm X4=69 mm Y4=137.5

23、mmL5=30 mm X5=84 mm Y5=122.5 mmL6=30 mm X6=69 mm Y6=107.5 mmL7=65 mm X7=54 mm Y7=75 mmL8=30 mm X8=69 mm Y8=42.5 mmL9=30 mm X9=84 mm Y9=27.5 mmL10=30 mm X10=69 mm Y10=12.5 mmL11=12.5 mm X11=54 mm Y11=6.75 mmL12=54 mm X12=27 Y12=0 mm 故 X0 =( L1×X1+ L2×X2+ L3×X3+ L4×X4+ L5×X5+

24、L6×X6+ L7×X7+ L8×X8+ L9×X9+ L10×X10+ L11×X11+L12×X12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=39.95 mm Y0 =( L1×Y1+ L2×Y2+ L3×Y3+ L4×Y4+ L5×Y5+ L6×Y6+ L7×Y7+ L8×Y8+ L9×Y9+ L10×Y10+ L11×Y11+L12×Y

25、12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=75mm 则压力中心为（39.95，75）。2.6凸、凹模刃口尺寸计算模具刃口尺寸及公差是影响冲裁件精度，因而，正确确定冲裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是冲模设计的重要环节。2.6.1凸、凹模刃口尺寸公差计算的原则（1） 落料件的尺寸是由凹模决定的，故应以落料凹模为基准。冲孔件的尺寸是由凸模决定的，故应以冲孔凸模为基准件。（2） 凸模和凹模之间应保证有合理间隙。计算时先计算基准件尺寸，间隙是在计算非基准件时才考虑的。对于落料件，凹模为基准件，间隙由减小凸模尺寸来取得。对于冲孔件，凸模为

26、基准件，间隙由增大凹模尺寸来取得。（3） 考虑到间隙在模具使用过程会随磨损而增大，故设计凸模和凹模时初始间隙应取最小值。（4） 应区分模具磨损过程中凸模和凹模尺寸的变化趋势。凹模尺寸愈磨愈增大，凸模愈磨愈减小，因此，在设计新模具过程时，落料凹模尺寸应接近于落料件的最小极限尺寸（也就是落料件的最大极限尺寸减去全部磨损量），冲孔凸模尺寸应接近于冲孔件的最大极限尺寸（也就是冲孔件的最小极限尺寸加上全部磨损量）。（5） 凸模和凹模的制造公差与冲裁的尺寸精度相适应，其上下偏差值应按入体方向来标注。（6） 模具有两种制造方式。一种方式是凸模凹模分别加工，成批制造，可以互换。另一种方式是单配加工，先加工基准

27、件，然后非基准件按基准件配，加工后的凸凹模不能互换。2.6.2凸、凹模刃口尺寸计算的方法 由于凸模和凹模的加工方法不同，设计时其刃口尺寸计算应分别进行计算。（1） 凸模与凹模分开加工采用凸模与凹模分开加工这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，应满足（2-6）条件。凸 +凹 Zmax-Zmin （2-6）式中 凸 凸模的制造公差； 凹 凹模的制造公差。凸、凹的值见表2-3。表2-3 规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凸凹模公差凹180.0200.02018300.0200.0251201800.0300.040下面对冲孔和

28、落料两种情况加以分析讨论。 冲孔冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。设工件孔的尺寸为d+，其计算公式为： d凸 = （dx） （2-7） d凹 = （d凸Zmin） （2-8） 式中 d凸、d凹 冲孔凸、凹模基本尺寸，mm； 工件制造公差，mm；X 因数，其值可查表2-4。 落料根据刃口尺寸计算原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。由于基准件凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，因此应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值Zmin。仍然是凸模取负偏差，凹模取正偏差。设工件尺寸为D0-，其计算式如下： D凹 = （D x） (2-9) D凸 =（D凹Zmin）

29、 (2-10)2-4 因数x材料厚度t/mm非圆形x值圆形x值10.750.50.750.5工件公差/ mm10.160.170.350.360.160.16120.200.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.2440.300.210.590.600.300.30（2）凸模与凹模配合加工对于形状复杂或材料薄的零件，为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互换的。由于复杂工件形状各部分尺寸性质不同

30、，凸模与凹模磨损情况也不同，所以基准件的刃口尺寸需要按不同方法计算。如图2-4 a)为一落料件，应以凹模为基准件，凹模的磨损情况可分为三类：第一类是凹模磨损后增大的尺寸（图中A类尺寸）；第二类是凹模磨损后减小的尺寸（图中B类尺寸）；第三类是凹模磨损后没有增减的尺寸（图中C类尺寸）。 a)落料件 b)冲孔件 图2-4 落料、冲孔件的尺寸分类同理，对于图2-4 b）的冲孔件，应以凸模为基准件，可根据凸模的磨损情况，按图示方法将尺寸分为A、B、C三类。当凸模磨损后，其尺寸的增减情况也是增大、减小、不变这一同样的规律。因此，对于复杂形状的落料件或冲孔件，其模具基准件的刃口尺寸均可按下式计算。 A类：

31、Aj（Amaxx） B类： Bj（Bminx） C类： Cj（Cmin0.5）± （2-11）式中 Aj 、 Bj 、 Cj 基准件尺寸，mm；Amax 、Bmin、 Cmin工件极限尺寸，mm； 工件公差，mm。对于与基准件相配合的非基准件凸模或凹模的刃口尺寸和公差一般不在图样上标注，而是仅标注基本尺寸，并注明其公差按基准件凹模或凸模的实际尺寸配做，并保证应留的间隙值。另外，如果按照加工的需要，希望对落料件以凸模为基准，对冲孔件以凹模为基准件，则模具基准件的刃口尺寸可按式2-12计算： A类： Aj（AmaxxZmin） B类： Bj（BminxZmin）C类： Cj（Cmin0.

32、5）± （2-12） 由上文中间隙选择中，查表得间隙值Zmin0.246mm Zmax0.360 mm凸模和凹模采用分别加工的方法，根据如下： Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114查表23规则形状冲裁时凸模和凹模的制造公差落料部分：凸、凹 凸=0.030 mm 凹=0.04 mm 凸+凹=0.030+0.040=0.070 mmZmax-Zmin=0.114冲孔部分：凸、凹 凸=0.02 mm 凹=0.020 mm 凸+凹=0.020+0.020=0.040 mmZmax-Zmin=0.114 mm可见均能满足分别加工时凸+凹Zmax-Zmin要求，因此可以分别计算

33、凸凹模的尺寸。凸、凹模刃口部分尺寸计算如下： 落料：凹模：D凹 = （D x） = （1500.5×1） =149.5 mm 查表2-4：=1.0 X=0.5 凸模： D凸 =（D凹Zmin） =（149.790.246） =149.544 mm 冲孔：d凸 = （dx） d凹 = （d凸Zmin） 凸模： d凸 = （dx） =（60.75×0.30） =6.23 mm 查表2-4：=0.30 X=0.75 凹模： d凹 = （d凸Zmin） = （6.21+0.246） =6.456 mm 查冲压模具简明设计手册凸凹模最小壁厚： 材料厚度 t=2.0 mm 最小壁厚a=

34、4.9 mm最小直径 D=21 mm凸模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为Zmin/2 Zmax/2。2.7复合模凹、凸凹模的结构设计2.7.1凹模(1) 凹模的类型按凹模的刃口孔形可分为圆柱形孔口凹模、锥形孔口凹模；按凹模的结构可分为整体式凹模和镶拼式凹模。(2) 凹模刃口形式锥形刃口：如图2-5a)所示。冲裁件或废料容易通过，凹模磨损后的修磨量较小。但刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后略有增大。适用于形状简单，精度要求不高，材料厚度较薄工件的冲裁。当t2.5mm时，15;当t2.56mm时，30;当采用电火花加工凹模时，420。 a) b) 图2-5 凹模刃口形式柱形刃口：如图2-5b)所示。

35、刃口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。但孔口容易积存工件或废料，推件力大且磨损大。适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。当t<0.5mm时,h=35mm;当t=0.55mm 时,h=510 mm ; 当t=510mm时,h=1015mm。(3) 凹模外形尺寸的确定本设计凹模采用圆柱形孔口凹模。圆形凹模可按冷冲模国家标准或工厂标准选用，非标准尺寸的凹模的外形尺寸常用经验公式计算确定。凹模厚度的确定件式（2-13）。H=Kb （2-13）凹模壁厚（指凹模刃口与外边缘的距离）的确定式见（2-14）。c=(1.52)H （小型凹模） c=(23)H （大型凹模） （2-14）式中b凹模孔的最大宽度

36、，mm; K因数，见表2-5； H凹模厚度， C凹模壁厚。 按上式计算的非标准凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般可不再进行强度校核。 表2-5因数K的数值材料厚度t/ mmb/ mm0.512500.30.350.42501000.20.220.28本设计拉手卡子零件，是非标准尺寸凹模，则按上述公式有：H=Kb0.2×150 mm30 mm c=2H但该件上还需要冲一些小孔，且均在同一凹模上进行，所以凹模的厚度应当增加，故取H=35mm凹模的壁厚为：c=2H=2×35mm =70mm由上述外形尺寸和查国家标准，可选用250×160×45

37、GB/T 2855.5国家标准矩形凹模板制取. 其他尺寸根据凸凹模及固定要求而定（见凹模零件图）。2.7.2凸凹模外型结构凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸。为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。凸凹模的最小壁厚值m一般可按经验数据决定。不积聚废料的凸凹模最小壁厚值见式（2-15）。冲裁硬材料时m=1.5t冲裁软材料时m t （2-15）对于倒装复合模，因为孔内会积聚废料，所以最小壁厚要大些。其他外形尺寸按零件冲裁要求及固定配合要求而定（见凸凹模零件图）。2.8复合模总体设计与标准零件选用冲压模具零件的分类可按在模具中的作用，分为结构性零件和工艺性零件两大类。结

38、构性零件包括导向零件（导板、导柱和导套等）、固定零件（模座、模柄、凸、凹模固定板和垫板等）及其他紧固零件。工艺性零件包括成型零件（凸模、凹模、凸凹模）、定位零件（定位钉、定位板、挡料销、导正销、侧刃等）和压料、卸料零件（卸料板、压边圈、顶件板和推件板等）。冲压模具已经制定了国家标准，包括模架、典型组合、零部件技术条件等，在设计时可参考标准选用标准零部件。2.8.1模固定板凸模固定板将凸模固定在模座上，其平面轮廓尺寸除应保证凸模安装孔外，还要考虑螺钉与销钉孔的设置。其型式有圆形和矩形两种。厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍。 取H1=0.7H=0.7×35=25 mm根据表2-6，选用

39、固定板250×160×25-45钢JB/T7653.2 材料：45钢技术条件：按JB/T7653-1994的规定 表2-6 矩形固定板（摘自JB/T7643.2-1994） (mm)其尺寸设计根据推件块，凸模及其固定需要设计（见固定板零件图）固定板的外形尺寸一般与凹模大小一样，可由标准中查得。固定凸模用的型孔与凸模固定部分相适应。型孔位置应与凹模型孔位置协调一致。凸模固定板内凸模的固定方法通常是将凸模压入固定板内，其配合为H7/m6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6。对于大尺寸的凸模，也可直接用螺钉、销钉固定到模座上而不用固定板。对于小凸模还可以采用粘结固定。2.8.2凸

40、模(1) 凸模的类型 按工作性质，冲裁凸模可分为落料凹模、冲孔凸模等；按工作断面形状，冲裁凸模有圆形、方形、矩形等；按其结构，冲裁凸模分为镶拼凸模和整体凸模；按固定方式，冲裁凸模又背台式、叠装式、压块式、护套式、组合式等。 (2) 凸模结构形式 凸模的结构形式分为无固定台阶式和有固定台阶式两种。无固定台阶式的凸模，其工作部分和固定部分为等断面形式，故非常适合凸模刃口用线切割或成型磨削成型。有固定台阶的凸模，其中间台阶和凸模固定板以过渡配合相配，而凸模顶端的最大台阶是用其台肩挡住凸模，在卸料时不至于从凸模固定板中拉出。工作部分可采用车削、磨削或采用仿形刨加工，最后用钳工进行精修。 凸模长度 凸模

41、长度一般是根据模具装配图结构上的需要确定的，本设计中凸模的长度的设计根据冲压工艺与模具设计的公式来计算如下： L=H1+H2+H3+Y 式中，H1凸模固定板的厚度； H2卸料板的厚度； H3导料板的厚度； Y附加长度，包括凸模刃口的修磨量，凸模进入凹模的深度（0.51mm），凸模固定板与卸料板之间的安全距离A（1520 mm）等。固定板 由上文可知固定板的厚度为H1=25 mm卸料板 卸料板兼有压料作用，冲裁件平整。卸料板与凸模之间的单边间隙取（0.10.2）t即0.20.4 mm，厚度一般为515 mm。 在此设计当中取卸料板厚度H2=10mm。导料板 导料板的作用是导正材料的送进方向。导料

42、板的厚度确定由材料厚度和挡料销高度决定。查冷冲压模具设计指导表228可知材料厚度t=2 mm,挡料销h=4 mm,导料板H=8 mm。则L=H1+H2+H3+Y =25+10+8+（16+1） =60 mm凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲击力。因此应有高的硬度与适当的韧性。形状简单的凸模常选用T8A、T10A等制造。形状复杂、淬火变形大，特别是用线加工方法加工时，应选用合金工具钢，如Cr12、9Mn2V、CrWMn等制造，热处理硬度取5862HRC。本设计选用T10A，热处理硬度5660HRC。根据表2-7，本设计中汽车耳片冲孔凸模选用B形凸模：凸模1: B11.04

43、15;45JB/T8057.2-1995 T10A凸模2: B9.04×45JB/T8057.2-1995 T10A技术条件:按JB/T7653-1994的规定。表2- 7 B型凸模（摘自JB/T8057.2-1995） (mm) 2.8.3 凸模垫板凸模垫板装在凸模和上模座之间。它的作用是承受凸模或凹模压力，防止冲裁时过大的压力凸模压坏上模座而影响模具的正常工作。垫板材料一般可选用45钢，热处理硬度取4348HRC。 承受单位压力特大的垫板则选用T8A，热处理硬度取5255HRC。是否采用垫板，以承压面积较小的凸模进行计算，冲孔的凸模承压面积尺寸为28.26 mm2 其承受应力为：

44、=F1/A=16956/28.26=600MPa查冷冲压模具设计指导可知：p ,因此须才采用垫板，垫板的厚度一般取412mm。垫板的尺寸可在标准中查的（表2-8）。根据表2-8，垫板200×160×12-45钢JB/T7643.3 材料：45钢技术条件：按JB/T7643.3-1994的规定 表2-8 矩形垫板（摘自JB/T7643.-1994）2.8.4定位零件冲模定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能够正确定位，不同的定位方式根据毛坯的形状、尺寸及模具的结构形式进行选择。（1） 挡料销用于限定条料送进距离、抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料削和活动

45、挡料销两类。此设计中采用固定挡料销，固定挡料销分圆形与钩形两种，一般装在凹模上。圆形挡料削结构简单，制造容易，但销孔离凹模刃口较近，会削弱凹模强度。 表-9 固定挡料销（摘自JB/T7649.10-1994） (mm)（2） 活动挡料销见图229。它装于卸料板上并可以伸缩。销子要做出倒角或做出斜面，便于条料通过。 根据本设计的要求，选则图b的结构形式。活动挡料销GB2866.781材料：45 钢热处理硬度 4348HRC技术条件按GB2866.7811994规定2.8.5卸料装置卸料装置是将材料从凸模上卸下的装置，有固定卸料板和弹性卸料板两种。本设计采用弹性卸料装置。弹性卸料板具有卸料和压料的

46、双重作用。包括弹性元件、卸料螺钉和卸料板。（1） 弹性元件 卸料用弹性元件有弹簧、橡胶及气垫三种，弹簧的压力随行程增加而增加，呈一定线性增长。橡胶的压力和额行程呈曲线式增长，气垫的压力在行程中基本不变。卸料橡胶的设计计算根据工件材料厚度为2 mm，冲裁时凸模进入凹模深度取1 mm，考虑模具维修时刃磨留量1 mm，再考虑开启时卸料板高出凸模1 mm，则总的工作行程h工件=6 mm,根据冷冲压模具设计指导式85，橡胶的自由高度为h自由=h工件 /（0.250.30）=2024 mm 取卸料橡胶的自由高度为：h自由=24 mm模具在组装时卸料橡胶的预压量为h预=10%15%×h自由 =2.

47、43.6 mm 取 h预 = 3 mm因此可以算出模具中安装橡胶的空间高度尺寸为21 mm（2） 卸料螺钉 圆柱头卸料螺钉：M12×75GB/T2867.581材料：45 钢热处理硬度3540HRC数量：4个表2-10 圆柱头卸料螺钉（摘自GB/T2867.581） （mm） 表2-11 圆柱头内六角固定螺钉（摘自GB/T2867.681） （mm） 圆柱头内六角固定螺钉：M12×65GB/T2867.681材料：45 钢热处理硬度3540HRC技术条件：GB/T8976的规定数量：4个圆柱头内六角固定螺钉M12×70 GB/T2867.681材料：45 钢热处理

48、硬度3540HRC技术条件：GB/T8976的规定数量：4个2.8.6推件装置刚性推件装置：常安装在上模部分。推件力是由压力机的横杆通过推杆、顶板、顶杆传给推件板。推杆长短要一致，分布要均匀。顶板一般装在上模座的孔内，形状按被推下的工件形状来决定。（1） 顶板表2-12 顶板（摘自JB/T7650.4-1994） （mm）（2）推杆推杆的选择见下表。表2-13 带肩推杆（摘自JB/T7650.1-1994） （mm）推杆A15×120JB/T7650.1 材料：45 钢 热处理硬度：4348HRC 技术条件：按JB/T76531994的规定（3）顶杆 表2-14 顶杆（摘自JB/T7

49、650.3-1994） （mm）2.9模具闭合高度与压力机装模高度的关系模具的闭合高度H是指模具在完成冲压工序时上模座的上平面与下模座的下平面之间的高度。模具的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。由于压力机的连杆长度可以调节，所以压力机的装模高度可以调节的。当连杆调节到最短时为压力机的最大装模高度Hmax: 当连杆调节到最长时为压力机的最小装模高度Hmin.模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax与最小装模高度Hmin之间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为： Hmax5H Hmin10 （2-16）若模具的闭合高度H > Hmax ,则压力机不能用，若H < H

50、min ,则可用加垫板，设垫板厚度为H1,则有 HmaxH15H HminH110 （2-17）2.10模架主要零部件2.10.1 模架模架由模座、导柱及模柄等零件组成。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受冲压过程中的全部负荷。模架的上模座通过模柄与压力机滑块相连，下模座螺钉压板固定在压力机工作台面上。上、下模之间靠模架的导向装置来保持其精确位置，以引导凸模的运动，保证冲裁过程中间隙均匀。一般模架均已标准化，设计模具时，应加以正确选用。模架的要求：要有足够的强度与刚度； 要有足够的精度（如上、下模座要平行，导柱、导套中心要与上、下模座垂直，模柄要与上模座垂直等）；上、下模之间的导向要精确（导向件之间的间隙要很小），上、下模之间的移动应平稳和无滞住现象。模架的形式 在标准模架中，应用最广泛的是用导柱和导套作为导向装置的模架。根据导柱和导套配置的不同有以下四种基本形式： 图2-6 后侧导柱模架（1）后侧导柱模架 后侧导柱送料方便，可以纵向和横向送